JPS6056791B2 - 熱板 - Google Patents

熱板

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JPS6056791B2
JPS6056791B2 JP11351477A JP11351477A JPS6056791B2 JP S6056791 B2 JPS6056791 B2 JP S6056791B2 JP 11351477 A JP11351477 A JP 11351477A JP 11351477 A JP11351477 A JP 11351477A JP S6056791 B2 JPS6056791 B2 JP S6056791B2
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JP
Japan
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hot plate
sprayed
powder
fluororesin
thermal
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Application number
JP11351477A
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English (en)
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JPS5446144A (en
Inventor
林 早川
敦 西野
正樹 池田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Irons (AREA)
  • Baking, Grill, Roasting (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般家庭に用いられているホットプレートある
いはアイロンベース等の熱板に関するもので、特にこの
熱板の表面処理に関するものである。
一般に家庭用電気器具に用いられている熱板の表面は多
くの場合弗素樹脂による皮覆が施されている。
これは弗素樹脂が家庭用電気器具の熱板として要求され
る耐食性ならびに表面円滑性を備えているからてある。
この弗素樹脂を皮覆する方法として、1基材に直接弗素
樹脂を被覆する方法、2表面をサンドブラストにより粗
面化して弗素樹脂を被覆する方法、3ホウケイ酸系ほう
ろう処理を施した後弗素樹脂を被覆する方法、4ステン
レス、ニッケル−クローム系の合金等の金属粉末”や、
アルミナ等のセラミックス粉末を溶射後弗素樹脂を被覆
する方法等がある。ところが前記弗素樹脂は剥離しやす
く、熱板の基材であるアルミニウムやアルミニウム合金
等が腐食しやすくなる難点があつた。
特にこの種の熱板は熱的、機械的衝撃等の悪影響が大き
いため剥離しやすく大きな問題となつていた。またこの
弗素樹脂は耐摩耗性が悪く、長期間使用しているとなく
なつてしまう問題もあつた。すなわちアイロンベースで
はボタンやチャック等の硬いものに触れると弗素樹脂が
破壊され、長期間使用するとこの弗素樹脂が剥離してし
まう問題が生じていた。
またホットプレートではヘラ等で調理物をすくいあげる
時等に弗素樹脂をけすり取つてしまい、長期間使用する
と基材金属が露出してくる問題があつた。本発明はこの
ような欠点を除去すべくなしたもので、基材金属の表面
に耐摩耗性に優れた粉体を溶射し、この溶射層の表面を
研削あるいは研摩加工して弗素樹脂を皮覆したものと同
等の表面円滑さと同時にきわめて高い耐摩耗特性をも得
るようにしたものである。
すなわち、本発明の特徴は、熱伝導のすぐれた金属系の
材質の上に、化学的に安定で耐熱性にもすぐれ、かつ耐
摩耗特性もある材料を一定の膜厚以上に溶射せしめ、そ
の後、この溶射層の表面を研削、研摩等して円滑化した
事を特徴としたものである。
次に本発明の個々の特徴について述べる。本発明の特徴
はまず溶射にある、従来金属の表面に化学的に安定で耐
熱的にもすぐれ、かつ耐摩耗特性のすぐれたコーデング
方法として、ほうろう技述が一般的に知られている。
ところがこのほうろうは焼成工程が必要で、その焼成温
度が高い(熱板の基材として使用されるアルミニウム金
属等の融点に近い)ため、アルミニウム形成物からなる
熱板にはこれが変形するため実用化できない。そこで本
発明者らは溶射の採用によつて耐摩耗性のコーティング
層を形成するようにした。
この溶射法には、従来その加熱源の相違によつて、Aア
ーク溶射(電気)、B炎溶射(酸素アセモレン)、Cプ
ラズマ溶射(Ar,.N−He等のプラズマ炎)、D爆
発溶射等が一般的に知られている。これらの方法の中で
耐摩耗性の粉体を溶射するには通常炎溶射とプラズマ溶
射が使用されているが、生産性、皮膜と基材との密着性
、溶射皮膜の密着性から評価して、本発明には、プラズ
マ溶射がすぐれていた。このプラズマ溶射(プラズマに
限られるものではないが)後の表面は極めて粗面で凹凸
が激しいものである。
これは粉体がプラズマ炎中で溶融されてスプレーされる
時には粒径状で飛散されるために生じる溶射独得の特徴
である。プラズマ溶射の場合においても通常粉体をプラ
ズマ炎のなかに投入して溶射するため粗く、その飛散速
度、溶融状態、投入する粉体の粉径によつてもその表面
状態は異なつてくるが中心線平均粗さを測定するとRa
:10μ〜20μが一般的である。例えばこのプラズマ
溶射で使用する粉体の大部分は−77μ〜+44μの粒
径を用いるためにどうしても表面粗さが粗くなる。した
がつてこの状態では極めて滑り性が悪く、ホットプレー
トでは調理物がこびりついたり、アイロンベースでは繊
維を著しくいためたりして使用にならなかつた。そこで
本発明者らは、この溶射層の表面を研削あるいは研摩す
ることによつて表面の粗さを円滑化することを考えた。
すなわち研削等によつて沸素樹脂等を用いることなく表
面粗さを円滑化したことに本発明の最も大きな特徴があ
る。以下その具体例をアイロンベースとポットプレート
の場合について説明する。実施例1 (アイロンベース用の場合) ADC−10のアルミニウム合金を基材金属1として、
これを脱脂洗浄を行なつた後、アルミナ系の研削材#8
0を使用してプラスチング法て表面を粗面化2した後、
プラズマ溶射によりセラミックス粉末(Al2O3、T
lO2系。
・Al2O395%)3を用いて溶射した。なお溶射装
置はプラズマダイン社の80KW(7)SG−100タ
イプを使用した。電流:900A電圧41■、アークガ
スにアルゴン、補助ガスとしてヘリウムを用いた。溶射
膜厚は約150μとした。その時の中心線平均表面粗さ
(以後単に表面粗さと呼ぶ)はRa:14.1μであつ
た。その測・定結果(3ケ所測定)は第3図のIに示す
通りてある。その後、ラッピングマシンを用いて、#1
20、#2401#6001#10001#12001
のエメリー紙て各3紛間ずつ研摩し、その後さらにポリ
ッシング・を行なつた。
その時の表面粗さはRa:0.2μであつた。その測定
結果は第3図■に示す。以上のようにセラミックス溶射
後、研削、研摩処理を施すと、表面が極めて平滑になり
、滑り性が著しく向上した。
下記第1表はこの平均表面粗)さと滑り性について検討
した結果を示す。なお滑り性の評価としては綿100%
の布地上に往復運動をさせて評価した。その結果表面粗
さ3μ以下になると布地をいためる事なく使用可能にな
ることを確認した。実施例 ■ (ホットプレートの場合) 前記実施例1とは溶射膜厚が約200μとわずかに厚く
なつた点が異なるだけで、その他は実施例Iとまつたく
同様である。
そして溶射後ならびに研削加工等を施した後の表面粗さ
も前記実施例1のものとまつたく同様であつた。ただ滑
り性の向上による効果がアイロンベースの場合とは異な
るのて、これを明らかにすべく平均表面粗さと非粘着性
について検討した。この場合は試料を120℃に保つて
その表面にラード油を浸し、その上で卵を焼いてその離
反性を観察し評価した。その結果、この場合も表面粗さ
が3μ以下になると、焼き上がつた卵の離反状態が良好
になり、表面粗さが0.2μではほとんど他のフライパ
ンと同様の効果が得られた。
ところが溶射したままの状態である表面粗さが14.1
μのものは離反性が極わめて悪く使用不可能であること
を確認した。以上のごとく溶射後にこの溶射層を研削等
すれば表面が円滑になり、その表面粗さが3μ以下にな
ると非粘着性において問題なく使用可能になることが判
明した。なお上記いずれの実施例の場合も、溶射膜厚が
30μ以下になると溶射層間の密着強度が弱くなり、物
理的、機械的衝撃等によつて剥離したり、あるいは一部
欠損したりして使用上好ましくないことがわかつた。
さらに溶射層が30μ以下になると研削、研磨工程にお
いても剥離、または破損、欠損等の不良を多く発生し、
生産コスト上好しくないことがわかつた。なおこの溶射
膜厚は極端に厚くなつても特に支障はないが、3?〜5
WrInと厚くなるとそれだけコストが高くなる。した
がつて生産性、コスト、強度的な観点から考えると上記
30μ以上か好ましく、最も好ましい溶射膜厚は30〜
1000μ程度てあつた。ノ さらにこの溶射に用いる
材料は種々雑多なものがあるが、耐摩耗特性の改善を目
的に多くの溶射材を検討した結果、本発明には前記実施
例で示したようにAl2O3を主体あるいはSiO2、
SlCを主体とした物が耐摩耗特性、量産性、コスト等
から最・も適していることがわかつた。
他の溶射材については、基材との熱膨張係数、基材金属
との結合性、耐食性、耐摩耗特性、耐熱性等を勘案し、
Fe2O3、TlO2、CaO..Na2OlK2O.
.V2O..B2O3、Ll2O,.Cr2O3、Zr
O2、等を必a要に応じて調整する。
ただし、これらの上記溶射材はアルミニウム合金基材と
局部電池を形成し、電食によつて耐食性が著しく劣化す
る場合がある。それは例えば、本発明の熱板において、
研磨、ラッピング加工の製造時において、SiCなどの
研磨剤は水を分散媒とした懸吊液が使用されており、こ
の分散媒である水分によつて電食を生じる場合、あるい
は本発明の熱板をホットプレートのような調理用熱板に
用いた場合、調理の時に使用される水分によつて電食を
生じる場合がある。”本発明者らは種々検討を加えた結
果、アルミニウム基材と溶射材のPHが上記の電食に密
接な関係があることを見い出した。すなわち、アルミニ
ウム合金はPHが5〜9の範囲において安定であるが、
その範囲からずれると腐食することが知られており、本
発明のように、アルミニウム合金よりなる基材金属の表
面に溶射材を形成した熱板にも同様なことが言える。す
なわち、溶射材は水分介在時には、そのPHが5〜9の
範囲にしないと著しく腐食することが見い出された。す
なわち本発明の熱板の溶射材のPHを5〜9の範囲(中
性領域)に設定する必要がある。また上記金属酸化物以
外の溶射材料としては超硬材料として用いられている、
周期律表の第4、5、6族金属の炭化物をFe..NI
..COなどの鉄族金属および、Cr,.MO等の金属
を混合してなる粉末がすぐれていた。
炭化物としては、WClTiC..TaC,.NbC.
.ZrC,.SiC,,Cr3C2、B4C等である。
さらに、上記溶射剤に着色顔料を適量添加して色相を調
整することも可能である。なおPHの測定は試料粉末1
0yを採取し、蒸留水50m1を添加し、1時間振温し
た後、口紙で口過を行なつた後、その口液についてPH
測定してそれをPH値とした。
以上のように本発明によれば、特定PHの耐摩耗性粉体
のプラズマ溶射に耐摩耗層を形成し、この表面を研摩す
ることにより熱板として適切な表面粗さを得、さらにそ
のままでは基材金属とH2Oが接触して反応するので溶
射金属をPHで限定し、これによつて弗素樹脂被膜の特
徴てある耐腐食性および表面粗さを得、さらに弗素樹脂
の欠点である耐摩耗性を著しく改善てきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における熱板の一部を示す拡
大断面図、第2図は表面処理工程を示す説明図、第3図
1,■は表面粗さを示し、Iは溶射したままの表面、■
は溶射した後その表面を研削、研摩した後の表面の粗さ
を示すグラフである。 1・・・・・・基材金属、3・・・・・・粉体(溶射層
)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルミニウム合金よりなる基材金属の表面に、pH
    が5〜9の範囲の耐摩耗性の粉体をプラズマ溶射し、こ
    の溶射層の表面をその表面粗さが中心平均粗さ〔Ra〕
    で3μ以下になるように研削あるいは研摩加工してなる
    熱板。 2 耐摩耗性の粉体として、Al_2O_3、SiO_
    2、Fe_2O_3、TiO_2、CaO、Na_2O
    、V_2O_5、Li_2O、Cr_2O_3、ZrO
    _2、B_2O_3等の金属酸化物材料、もしくは、W
    C、TiC、TaC、NbC、ZrC、SiC、Cr_
    3C_2、B_4C、等の周期律表の4、5、6族金属
    の炭化物をFe、Ni、Coなどの鉄族金属およびCr
    、Mo、等の金属と混合した粉末よりなる群から一部も
    しくはそれ以上選択したものよりなる粉末を含有してな
    る特許請求の範囲第1項記載の熱板。 3 溶射材に適量の着色顔料を添加した特許請求の範囲
    第2項記載の熱板。
JP11351477A 1977-09-20 1977-09-20 熱板 Expired JPS6056791B2 (ja)

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